DE19948176B4

DE19948176B4 - Flotationsvorrichtung zur Störstoff- insbesondere Druckfarbenentfernung aus Papierfasersuspensionen

Info

Publication number: DE19948176B4
Application number: DE1999148176
Authority: DE
Inventors: Axel Gommel
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: DE50007001D1; DE19948176A1; EP1091041B1; ATE270726T1; EP1091041A1

Abstract

Flotationsvorrichtung zur Störstoff- insbesondere Druckfarbenentfernung aus Papierfasersuspensionen (S) mit einem befüllbaren Behälter (1) und mindestens einem innerhalb dieses Behälters (1) angeordneten rotierbaren Verteilelement (2) für die Papierfasersuspension, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilelement (2, 2', 2'', 2''')Austrittsöffnungen (4) für die Papierfasersuspension (S) aufweist, die rückwärts zur sich beim Rotieren einstellenden Drehbewegung (U) geöffnet sind und einen Rückstoß durch die ausströmende Papierfasersuspension (S) erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flotationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Flotationsvorrichtungen dienen dazu, insbesondere bei der Altpapieraufbereitung hergestellte Faserstoffsuspensionen von Störstoffen, wie Druckfarbenpartikel und Stickies, zu befreien. Dazu werden in bekannter Weise Gasblasen in die Suspension eingemischt, welche – zumeist zusammen mit Chemikalien – in der Flotationsstufe einen die Störstoffe enthaltenden Schaum bilden, der abgeleitet wird. Zum Eintrag der zu reinigenden Suspension in die Flotationsvorrichtung wird ein Verteilelement verwendet, das zumeist auch geeignet ist, z.B. Luft zuzumischen und dadurch Luftblasen in der Suspension zu erzeugen.

Bei den bekannten Flotationsvorrichtungen ist jedoch die Verteilung der Suspension im Volumen der Flotationsvorrichtung nicht optimal.

Es gibt zwar auch andere Flotationsvorrichtungen für den batch-Betrieb, in denen die bereits sich im Flotationsbehälter befindende Suspension durch sogenannte Inferatoren belüftet wird. Das sind Rotoren, die relativ weit unten in der Suspension eintauchen und geeignet sind, die zugeführte Luft so in die Suspension einzumischen und darin zu verteilen, dass Gasblasen entstehen, die den Flotationseffekt ermöglichen. Dargestellt ist so ein Apparat in WfP 20, 1976, S. 781. Dieser bekannte Stand der Technik ist aber in den meisten Fällen durch die eingangs beschriebenen Flotationsvorrichtungen verdrängt worden. Ein wesentlicher Nachteil ist ihr hoher Energiebedarf. Sie können zwar auch kontinuierlich betrieben werden, dann ergeben sich aber Probleme bei der gleichmäßigen Suspensionsführung durch den Flotationsbehälter. Ein als Hohlrührer bezeichneter ähnlich arbeitender Apparat ist auch aus der DE-AS 10 28 504 bekannt.

Eine weitere Flotationsvorrichtung, die allerdings in der Erzaufbereitung und nicht zur Störstoffentfernung aus Papierfasersuspensionen eingesetzt wird, ist aus der DE 37 03 148 A1 bekannt. Eine sogenannte Turbine mit einer senkrechten Welle, an der sich radial erstreckende Stangen angebracht sind, dient zum Umrühren der Mischung im Flotationsbehälter. Dabei werden Differentialgeschwindigkeiten erzeugt, die bis zur Kavitation führen, um die Mischung zu verbessern. Die Luftzufuhr erfolgt mittels Hohlwelle durch diese Turbine.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flotationsvorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, eine möglichst effektive Flotation durchzuführen. Dies soll mit geringem Aufwand an Energie erfolgen können. Die Einrichtung soll kompakt und platzsparend aufgebaut sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Flotationsvorrichtung enthält also ein als Rotor ausgebildetes Verteilelement für die zu flotierende Suspension. Die Drehbewegung hat den Vorteil, dass die belüftete Suspension sehr gleichmäßig über den Querschnitt des Flotationsgefäßes verteilt wird, was insbesondere bei modernen Säulenflotationsvorrichtungen mit rundem Grundriss zu gewährleisten ist. Die Erfindung dient dem Bestreben, immer intensiver in immer kleinerem Volumen zu flotieren, wobei die gleichmäßige Verteilung der Suspension besonders wichtig ist. Aber auch bei klassischen Behälterformen ist die Erfindung zweckmäßig. Der Ausfluss der Suspension aus den Austrittsöffnungen des Verteilelements führt zu einem Rückstoß, der es in Rotation versetzt. Das kann einen motorischen Antrieb einsparen. In speziellen Ausführungsformen kann das Verteilelement so gestaltet sein, dass die Austrittsöffnungen für die Suspension vom Zentrum des Rotors unterschiedliche Abstände haben, also auf unterschiedlichen Kreisen umlaufen. Das dient einer optimalen Verteilung.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 den unteren Teil einer erfindungsgemäßen Flotationsvorrichtung in geschnittener Seitenansicht;
2 ein Verteilelement in Ansicht von oben;
3 bis 5 je eine Variante des Verteilelementes, Ansicht von oben;
6 eine weitere Variante des Verteilelementes, Seitenansicht;
7 eine weitere erfindungsgemäße Flotationsvorrichtung in geschnittener Seitenansicht.
Die Figuren enthalten wenig konstruktive Details, machen aber die Funktionen des Erfindungsgegenstandes deutlich.
1 zeigt den unteren Teil des Behälters 1 einer erfindungsgemäßen Flotationsvorrichtung. Der Behälter 1 ist bei dem hier dargestellten Beispiel als stehender Kreiszylinder ausgeführt. In seinem Zentrum befindet sich das drehbare Verteilelement 2. Bei Betrieb der Vorrichtung wird die Papierfasersuspension S von unten zentral über eine Leitung 3 in das Verteilelement 2 eingeführt und radial nach außen umgelenkt. Die Belüftung der Suspension erfolgt durch Begasungseinrichtungen, welche in an sich bekannter Weise hier als Stufendiffusoren 7 ausgebildet sind. Das Verteilelement 2 weist einen die Stufendiffusoren teilweise umgebenden Hohlraum 5 auf, der mit einer Gasversorgung 6 (hier nur angedeutet) verbunden ist. Da es sich bei dem Verteilelement 2 um ein drehendes und bei dem Behälter 1 und den Zuleitungen um stehende Teile handelt, müssen selbstverständlich Lagerungs- und Abdichtungselemente vorhanden sein. Diese sind hier aber nur angedeutet. Entscheidend für den Erfindungsgegenstand ist, dass die Austrittsöffnungen 4 für die Papierfasersuspension S rückwärts geöffnet sind. Die radiale Strömungsrichtung wird hier rechtwinkelig in die Umfangsrichtung umgelenkt. Es können auch kleinere Umlenkwinkel gewählt werden, wie später noch gezeigt wird. Eine gewisse Radialkomponente kann die Verteilung der Suspension in die Randbereiche des Behälters 1 verbessern. Der Stufendiffusor 7 mündet bei diesem Beispiel in einen Stoßdiffusor 8, in dem die besagte Umlenkung erfolgt. Der Stoßdiffusor bringt dabei gleichzeitig eine vorteilhafte Vermischung von Luft und Suspension.
In 2 ist ein für die Erfindung verwendbares Verteilelement 2 in Ansicht von oben dargestellt. Man erkennt wiederum den zentralen Zulauf für die Papierfasersuspension S, welche hier innerhalb des Verteilelementes 2 in drei radiale Teilströme aufgeteilt wird. Diese Teilströme durchfließen dann jeweils einen Stufendiffusor 7, welcher zur Begasungseinrichtung gehört. Hinter dem Stufensprung des Stufendiffusors befindet sich mindestens eine Begasungsöffnung 9, durch welche das Gas z.B. Luft in die im Stufendiffusor strömende Suspension eingesaugt und verteilt wird. Anschließend tritt die so belüftete Suspension durch die Austrittsöffnung 4 des Stoßdiffusors 8 aus dem Verteilelement 2 in Umfangsrichtung aus. Die Austrittsöffnung 4 ist gegen die Drehbewegung U des Verteilelementes 2 geöffnet. Durch die Rückstoßkräfte kann die Drehbewegung erzeugt und erhalten werden.
Das in 3 gezeigte Verteilelement 2' unterscheidet sich von dem der 1 und 2 dadurch, dass die als Begasungselemente dienenden Stufendiffusoren 7 sich radial bis zum Umfang des Verteilelements erstrecken und eine seitliche Austrittsöffnung 4 aufweisen. Diese Ausführungsform ist etwas einfacher im Aufbau als die bisher gezeigten.
Das Verteilelement 2'' der 4 hat am radialen Ende der Stufendiffusoren Umlenkkammern 10, die jeweils unterschiedlich sind und deren Austrittsöffnungen 4 eine Strömungsrichtung der Suspension erzeugen, die nicht bei allen Umlenkkammern streng in Umfangsrichtung verläuft. Vielmehr erkennt man an den drei dargestellten Austrittskammern durch entsprechende Gestaltung der Abschlussteile unterschiedliche Umlenkwinkel α, α', α''. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass in dem Ringraum, der sich im Behälter 1 radial außerhalb des Verteilelements 2'' befindet, eine noch bessere Vermischung der verschiedenen Teilströme erfolgen kann.
Einem ähnlichen Zweck dient das in 5 gezeigte Verteilelement 2'''. Bei diesem sind die Austrittsöffnungen 4 in unterschiedlichem Abstand zur Drehmitte dieses Verteilelements angeordnet. Daher laufen diese Austrittsöffnungen 4 auf den unterschiedlichen Radien R, R' und R''' um und können auf einfache Weise die ausfließende Suspension gleichmäßig über Umfang und Radius des Behälters 1 verteilen.
Auch die in 6 gezeigte Variante eines erfindungsgemäßen Verteilelementes ist mit auf unterschiedlichen Radien gelegenen Austrittsöffnungen 4 versehen. Dazu sind diese in einer gewölbten Oberkappe 11 in verschiedenen Höhen angeordnet.
7 zeigt schematisch eine Flotationsvorrichtung, in deren Behälter 1 mehrere Verteilelemente 2 übereinander angebracht sind, um für eine besonders gute Verteilung der belüfteten Suspension zu sorgen. Versorgungselemente für Suspension S und Luft L und die Lagerung des Rotors befinden sich im Deckel des Behälters 1. Der Flotationsschaum wird über einen Rejektstutzen 14 abgeleitet und die durch Flotation gereinigte Suspension S' durch einen Gutstoffauslauf 13 im Boden des Behälters. Der Behälter kann mit Strömungsbremsen versehen werden, welche, wie diese Figur zeigt, z.B. als Radialbleche 12 an der Innenwand des Behälters 1 festgemacht sind. Solche Strömungsbremsen verhindern eine unerwünschte Rotation der Suspension im Behälter 1 und fördern die gleichmäßige Verteilung der Luftblasen.

Claims

Flotationsvorrichtung zur Störstoff- insbesondere Druckfarbenentfernung aus Papierfasersuspensionen (S) mit einem befüllbaren Behälter (1) und mindestens einem innerhalb dieses Behälters (1) angeordneten rotierbaren Verteilelement (2) für die Papierfasersuspension, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilelement (2, 2', 2'', 2''')Austrittsöffnungen (4) für die Papierfasersuspension (S) aufweist, die rückwärts zur sich beim Rotieren einstellenden Drehbewegung (U) geöffnet sind und einen Rückstoß durch die ausströmende Papierfasersuspension (S) erzeugen.
Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilelement (2, 2', 2'', 2''') keinen motorischen Antrieb aufweist, sondern nur durch den Rückstoß antreibbar ist.
Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilelement (2, 2', 2'', 2''') mit einer Begasungseinrichtung zur Erzeugung von Gasblasen in der Altpapiersuspension versehen ist.
Flotationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Begasungseinrichtung mindestens einen Stufendiffusor (7) aufweist, welcher von der zu flotierenden Suspension durchströmt wird und jeweils mindestens eine Öffnung hat zur Zuführung von Gas, insbesondere Luft (L), in die Suspension.
Flotationsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilelement (2, 2', 2'', 2''') einen Hohlraum (5) aufweist, in den die Begasungseinrichtung eingesetzt ist und der an eine Gasversorgung (6) angeschlossen ist.
Flotationsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Austrittsöffnungen (4) in unterschiedlichen Radien (R, R', R'') zum Rotationszentrum angeordnet sind.
Flotationsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des Verteilelementes (2, 2', 2'', 2''') parallel zur Mittellinie des Behälters (1) ist.
Flotationsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilelement (2, 2', 2'', 2''') im Zentrum des Behälters (1) angeordnet ist.
Flotationsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des Verteilelementes (2, 2', 2'', 2''') senkrecht steht.
Flotationsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkkammern (10) einen Umlenkwinkel (α) gegen den Radius des Verteilelementes (2, 2', 2'', 2''') von 80 bis 90° aufweisen.
Flotationsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkwinkel (α, α', α'') eines Verteilelementes (2'') unterschiedlich groß sind.
Flotationsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) ein runder Zylinder ist.
Flotationsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Verteilelementes (2, 2', 2'', 2''') mindestens ein Viertel so groß ist wie der Durchmesser des Behälters (1).